Výskumníci zistili, že výhody redukcie zvuku sa prejavia hneď, ako sa jedna plávajúca ryba pripojí k druhej.
Zhou a Mittal použili výpočtové modely, aby zistili, či sú ryby plávajúce v húfe tichšie ako jedna ryba. Zdroj: Johns Hopkins University/Zhou et al.
Ryby sa pohybujú v skupinách, aby sa tak ochránili pred predátormi. Dravec jednotlivé ryby v húfe ťažšie rozozná.
Vedci teraz prišli na ďalší možný dôvod, prečo sa ryby zoskupujú. Keď ryby plávajú spolu, ich zvuky sa navzájom rušia. Ľudský sluch rybu plávajúcu pod vodou nezachytí, dravé ryby však zvuk, ktorý vydáva chvostová plutva ryby, počujú.
Príroda našla prekvapujúce riešenie tohto problému, uvádza výskumná skupina pod vedením Ji Zhoua, hlavného autora štúdie, a Rajata Mittala z Univerzity Johnsa Hopkinsa v Baltimore. O výskume informujú v časopise Bioinspiration & Biomimetics. Zistenia by mohli byť využité pri konštrukcii a prevádzke oveľa tichších ponoriek a autonómnych podmorských vozidiel.
V jednote je ticho
Tím inžinierov zistil, že húf rýb, pohybujúci sa spoločne správnym spôsobom, je mimoriadne účinný pri znižovaní hluku. Preto je podľa nich možné, že za zhlukovaním sa rýb by mohol byť aj takýto spôsob maskovania sa.
„Naše výsledky naznačujú, že výrazné zníženie ich akustického podpisu pri plávaní v skupinách v porovnaní s plávaním osamote môže byť ďalším faktorom, ktorý podporuje vytváranie rybích húfov.“
Vďaka kurióznemu akustickému efektu sú ryby oveľa tichšie, keď plávajú spolu, než keby plávali osamote. Zvieratá pohybujú chvostovými plutvami tak, aby sa výkyvy tlaku navzájom rušili.
3D model makrely
Inžinieri Ji Zhou a Rajat Mittal spolu s kolegami vytvorili 3D model založený na makrele obyčajnej (Scomber scombrus) . Ich cieľom bolo simulovať rôzne formácie a počty plávajúcich rýb, vzdialenosť, v akej plávajú od seba, aj to, do akej miery sú pohyby rýb synchrónne. Okrem počtu rýb obmieňali aj usporiadanie a rytmus úderov ich chvostových plutiev.
Model, ktorý sa vzťahuje na mnohé druhy rýb, simuluje pohyb jednej až deviatich makrel, ktoré sú poháňané vpred chvostovými plutvami.
Pozrite si
Húf siedmich rýb znie ako jedna ryba
Zistili, že húf rýb plávajúci určitým spôsobom dokáže byť v redukcii hluku mimoriadne efektívny: húf siedmich rýb tak znie ako jedna ryba.
Tím zistil, že hlavným a jediným kľúčom k redukcii zvuku je synchronizácia mávania chvostovou plutvou, respektíve jej absencia. Ak sa všetky ryby pohybovali a mávali chvostovými plutvami rovnako, jednotlivé zvuky sa sčítavali a výsledný zvuk sa neznížil. Ak však mávali chvostom striedavo, zvuky, ktoré vydávali, sa navzájom vyrušili.
„Zvuk je vlna. Dve vlny sa môžu buď sčítať, ak sú presne vo fáze, alebo sa môžu navzájom zrušiť, ak sú presne mimo fázy. To je to, čo sa deje aj tu, hoci hovoríme o slabých zvukoch, ktoré by človek sotva počul,“ uviedol Rajat Mittal.
Plávajú tichšie aj rýchlejšie
Vedci zároveň zistili, že pohybom chvostových plutiev, pri ktorom sa redukuje zvuk, zároveň vzniká medzi rybami prúdenie, ktoré im umožňuje plávať rýchlejšie, pričom spotrebujú menej energie.
„Zistili sme, že zníženie hluku generovaného prietokom nemusí ísť na úkor výkonu,“ uviedol Ji Zhou, prvý autor štúdie.
Výskumníci zistili, že výhody redukcie zvuku sa prejavia hneď, ako sa jedna plávajúca ryba pripojí k druhej. Ak sa k húfu pripojí viac rýb, efekt, pri ktorom dochádza k zníženiu hluku, je väčší. Vedci však predpokladajú, že existuje určitý strop, pri ktorom už nedochádza k ďalšiemu znižovaniu hluku.
Ji Zhou a Rajat Mittal chcú vo výskume pokračovať. Do modelov chcú pridať turbulencie oceánu a vytvoriť simulácie, ktoré umožnia rybám plávať voľnejšie.
Zdroj: Johns Hopkins University, Spektrum.de
(zh)
